| 研究課題/領域番号 |
15K04603
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| 研究機関 | 関西大学 |
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研究代表者 |
高田 啓二 関西大学, システム理工学部, 教授 (50416939)
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| 研究分担者 |
内野 喜一郎 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (10160285)
梶山 博司 徳島文理大学, 理工学部, 教授 (80422434)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | リチウムイオン二次電池 |
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| 研究実績の概要 |
ひずみイメージングをリチウムイオン二次電池の非破壊高分解能計測に応用する独自の研究の進展は順調である。LiCoO2を正極活物質として試作したリチウムイオン二次電池のひずみイメージング計測により、LiCoO2粒子間に染み込んでいる電解液が、充放電に伴うLi濃度変化により流動する現象を捉えることができた。さらに、その電解液が消失し、いわゆるドライアウトが進展していく様子を、その場観察することに成功した。ドライアウトが発生している領域の周辺部は、電解液の浸透を阻害していることも突き止めた。
活物質中への電解液浸透の問題は、電池の高容量化に極めて重要である。
容量を増やすためには、塗布する活物質層を厚くすればよい。しかし、それらが有効に動作するためには、活物質層内に電解液が浸透し、なお且つLiイオンの吸蔵放出が円滑に行われなければならない。
活物質層中のLi濃度変化による電解液の流動を捉えることにより、上述の電池動作に必須の基本的現象を把握できる。従って、活物質層の厚さや層構造等の最適化を計ることができ、電池性能の最大化が可能となる。
これらの研究成果はThe Journal of Chemical Physicsにて公開されている。
“Strain imaging of a LiCoO2 cathode in a Li-ion battery”, Yuki Matsushita, Ryuma Osaka, Kenta Butsugan, and Keiji Takata, J. Chem. Phys. 145, 114201 (2016); doi: 10.1063/1.4962833
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
我々独自の計測手法であるひずみイメージングをリチウムイオン二次電池の非破壊高分解能計測に応用する研究の進展は順調である。
LiCoO2を正極活物質として試作した電池の計測により、LiCoO2粒子間に染み込んでいる電解液の流動を捉えることができた。
さらに、その電解液が消失し、いわゆるドライアウトが進展していく様子を、その場観察することに成功した。
また、ドライアウトが発生している領域周辺部が電解液の流動を阻害していることも確認した。
負極活物質LiTiO2についても進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
負極活物質LiTiO2についての研究を進展させ、正極活物質LiCoO2との比較検討を行う。
半導体電池の蓄電機構解明について、様々な組成比にて電池を試作し、それらの特性の計測を行うことで、蓄電原理の解明と性能向上に取り組む。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
チタン酸リチウムおよびコバルト酸リチウムを使ったリチウムイオン二次電池の試作が予想以上に進展し、その研究に時間と人と装置とを投入する必要があった。反面、他の試作および計測評価の余裕がなくなり、費用を翌年に持ち越すこととなった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
論文の掲載料、国際会議での研究成果発表、新型電池の試作と電池性能の確認及び蓄電原理解明のための材料評価費用等に使用予定である。
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